KR20060098407A - 콘크리트댐 양생용 냉매순환식 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트댐의 제체를 구성하는 매스콘크리트(mass concrete)의 타설 및 양생시 수화열(水和熱)로 인한 변형을 방지하기 위하여 매스콘크리트 내부에 설치하는 냉각설비에 관한 것으로, 매스콘크리트에 매입되는 기화관과 연결된 압축기, 응축기 및 팽창밸브 등으로 구성되어 내부에 냉매가 순환되며 그 상(相)이 변화함에 따라 매스콘크리트의 수화열을 흡수 및 방출할 수 있도록 한 것이다.

본 발명을 통하여 신속하고 효과적인 댐 콘크리트의 양생간 냉각이 가능하게 되었으며, 냉각에 필요한 설비도 소형화할 수 있게 되고 온도조절 또한 용이하게 되어 댐 콘트리트 타설 및 양생 공정관리의 효율화 및 댐 콘크리트 품질향상의 효과를 얻을 수 있다.

콘크리트댐, 양생, 냉각, 냉매, 순환

Description

콘크리트댐 양생용 냉매순환식 냉각장치{Refrigerants circulation type cooling system for concrete dams}

도 1은 콘크리트댐의 정면 및 대표단면도

도 2는 종래의 냉각방식에 의한 댐 콘크리트 타설 상황도

도 3은 종래의 수냉식 냉각설비 설치상태도

도 4는 본 발명의 설치상태도

도 5는 본 발명의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 제체

11 : 블럭

12 : 매스콘크리트(mass concrete)

21 : 냉각수관

31 : 기화관

32 : 압축기

33 : 응축기

34 : 냉각팬

35 : 팽창밸브

36 : 차단밸브

37 : 커플러(coupler)

41 : 거푸집

본 발명은 콘크리트댐의 제체를 구성하는 매스콘크리트(mass concrete)의 타설 및 양생시 수화열(水和熱)로 인한 변형을 방지하기 위하여 매스콘크리트 내부에 설치하는 냉각설비에 관한 것으로, 매스콘크리트에 매입되는 기화관과 연결된 압축기, 응축기 및 팽창밸브 등으로 구성되어 내부에 냉매가 순환되며 그 상(相)이 변화함에 따라 매스콘크리트의 수화열을 흡수 및 방출할 수 있도록 한 것이다.

콘크리트댐은 제체가 콘크리트로 구성된 댐으로서, 중력식, 아치식 또는 부벽식 등의 형식을 가지며 이들 모두 여타 콘크리트구조물에 비하여 대규모의 체적을 가지는 구조물이나 이중 특히 중력식 콘크리트댐은 그 체적이 콘크리트 댐 중 가장 큰 형식으로서 도 1에서와 같이 다수의 블럭(11)으로 제체(10)가 시공된다.

이러한 콘크리트댐의 블럭(11)은 그 자체가 거대한 매스콘크리트(12)로서 시공되며, 도 2에서와 같이 성형을 위한 거푸집(41) 및 매스콘크리트(12)의 심부 냉 각을 위한 냉각수관(21) 등이 설치되어 타설 및 양생된다.

댐 콘크리트와 같은 대규모 매스콘크리트(12)의 시공에 있어서, 수화열로 인한 온도상승은 심부 온도가 90도에 육박할 정도로, 콘크리트의 내외부간 온도차로 인한 변형 및 균열이 발생할 수 있으며, 이러한 변형 및 균열은 콘크리트의 수밀성, 내부응력, 내구성 및 외관 등에 심각한 문제를 유발하므로 콘크리트의 타설 및 양생간 냉각수단을 강구하게 된다.

콘크리트의 양생중 온도조절 방식은 크게 사전냉각(precooling) 및 사후냉각(postcooling)으로 분류되는데, 사전냉각법은 골재나 혼합수의 온도를 미리 낮추는 방식이며, 사후냉각은 콘크리트 내부에 냉각수관(21)을 설치하여 수화열을 흡수하는 방식이다.

대규모 매스콘크리트(12)로 시공되는 콘크리트댐의 경우 사전냉각만으로는 수화열을 감당할 수 없으므로 도 3에서와 같이 냉각수관(21)을 콘크리트에 매입하고 냉각수를 주입함으로써 냉각효과를 얻게 된다.

도 3에는 냉각수를 냉각수관(21)에 주입하여 매스콘크리트(12)의 수화열을 흡수하도록 한 후 외부로 배출시키는 구성이 도시되어 있는데, 이러한 주입 및 배출을 통한 수냉식 냉각의 경우 주변의 가까운 수원이 확보될 경우 이를 펌프나 급수차 등을 통하여 운반하여 사용하게 되나, 수원까지의 거리가 멀 경우 냉각수의 운반비용이 지나치게 소요되는 문제점이 있으며, 냉각을 마친 고온의 냉각수를 하천으로 방류할 경우 생태계가 파괴되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 냉각수를 배출하지 않고 순환시키는 경우에도 냉각수관(21)을 거친 고 온의 냉각수를 다시 냉각하기 위한 냉각탑 등의 대규모 시설물이 필요할 뿐 아니라, 비열이 매우 큰 물의 특성상 매스콘크리트(12)의 신속한 냉각에 유리하지 않고 재 냉각에 막대한 에너지가 소요되는 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 콘크리트댐 제체의 블럭을 구성하는 매스콘크리를 타설 및 양생함에 있어서 매스콘크리트에 매입되는 기화관과 이 기화관에 연결된 압축기, 응축기 및 팽창밸브 등으로 구성되되, 물이 아닌 냉매가 이들 기화관, 압축기, 응축기 및 팽창밸브를 순환하면서 상(相)변화를 통하여 수화열을 흡수할 수 있도록 한 것이다.

또한, 팽창밸브의 출구측 및 압축기의 입구측에 각각 차단밸브를 설치하고, 이들 양 차단밸브에 기화관의 입구 및 출구를 연결함으로써, 콘크리트의 양생이 완료되면 차단밸브를 차단하여 냉매의 누출을 최소화한 후 커플러를 해체하여 기화관을 제외한 나머지 설비를 즉시 재사용할 수 있도록 하였다.

본 발명의 상세한 구성 및 작동원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 4는 본 발명이 콘크리트댐의 블럭(11)별 매스콘크리트(12) 타설을 위하여 설치된 상태를 도시하고 있는 바, 급수차나 냉각탑과 같은 대형 시설물이 불필요하므로 전체 구성을 소형화할 수 있음을 알 수 있다.

동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 냉매가 매스콘크리트(12)에 매입된 기화관(31)과 냉각팬(34)이 설치된 본원발명의 냉각장치를 순환하면서 매스콘크리트(12)의 열을 흡수하게 되며, 이때 사용되는 냉매는 물이 아닌 물질로서, 증발열이 크고 액체상태의 비열이 작으며 비교적 저압에서도 액화가 용이한 물질을 사용한다.

댐공사는 노천에서 이루어지는 바, 실내에서 사용되는 에어컨 등의 냉각설비와 달리 악취로 인한 문제가 유발될 가능성이 매우 낮으므로, 본 발명에 적용되는 냉매로는 가격이 저렴하고 전술한 냉매의 조건을 만족하는 암모니아가 바람직하다.

도 5는 본 발명의 상세한 구성을 도시한 것으로, 압축기(32), 응축기(33), 팽창밸브(35) 및 응축기(33)를 냉각하는 냉각팬(34)으로 본체가 구성되고 이 본체와 매스콘크리트(12)에 매입되는 기화관(31)은 커플러(37)를 통하여 연결되어, 양생이 완료되면 기화관(31)과 본체를 용이하게 분리할 수 있도록 한다.

특히, 압축기(32)의 유입단과 팽창밸브(35)의 유출단에는 차단밸브(36)를 구성하여 기화관(31) 분리시의 냉매유출을 최소화할 수 있도록 한다.

기화관(31)을 통한 매스콘크리트(12)의 냉각과정을 약술하면 다음과 같다.

기화관(31)에서 배출되는 기체상태의 냉매는 압축기(32)를 통과하며 가압되어 비교적 높은 온도에서도 액화될 수 있는 상태가 된 후, 응축기(33)를 통과하면서 냉각팬(34)에 의하여 열을 빼앗겨 액화되고, 액화된 냉매는 팽창밸브(35)를 통과하면서 압력이 해제되어 저압의 액체상태를 이루게 되며, 이 액체상태의 냉매는 기화관(31)을 통과하면서 기화되는 상(相)변화를 통하여 매스콘크리트(12)의 수화열을 흡수하게 되는 것이다.

결국 본 발명의 기술요지는 콘크리트댐 제체(10)용 매스콘크리트(mass concrete)(12)의 수화열(水和熱) 냉각설비에 있어서, 매스콘크리트(12)에 매입되는 기화관(31)과, 기화관(31)에 연결된 압축기(32), 응축기(33) 및 팽창밸브(35)와, 응축기(33)를 냉각하는 냉각팬(34)과, 팽창밸브(35)의 유출단과 압축기(32)의 유입단에 각각 연결된 차단밸브(36)로 구성되고, 물이 아닌 냉매가 상기 기화관(31), 압축기(32), 응축기(33) 및 팽창밸브(35)를 순환하며 상(相)변화에 의하여 매스콘크리트(12)의 수화열을 흡수함을 특징으로 하는 콘크리트댐 양생용 냉매순환식 냉각장치로서, 상기 냉매는 암모니아임을 특징으로 하는 콘크리트댐 양생용 냉매순환식 냉각장치이다.

본 발명을 통하여 신속하고 효과적인 댐 콘크리트의 양생간 냉각이 가능하게 되었으며, 냉각에 필요한 설비도 소형화할 수 있게 되고 온도조절 또한 용이하게 되어 댐 콘트리트 타설 및 양생 공정관리의 효율화 및 댐 콘크리트 품질향상의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 콘크리트댐 제체(10)용 매스콘크리트(mass concrete)(12)의 수화열(水和熱) 냉각설비에 있어서;

   매스콘크리트(12)에 매입되는 기화관(31)과;

   기화관(31)에 연결된 압축기(32), 응축기(33) 및 팽창밸브(35)와;

   응축기(33)를 냉각하는 냉각팬(34)과;

   팽창밸브(35)의 유출단과 압축기(32)의 유입단에 각각 연결된 차단밸브(36)로 구성되고;

   물이 아닌 냉매가 상기 기화관(31), 압축기(32), 응축기(33) 및 팽창밸브(35)를 순환하며 상(相)변화에 의하여 매스콘크리트(12)의 수화열을 흡수함을 특징으로 하는 콘크리트댐 양생용 냉매순환식 냉각장치.
2. 제1항에 있어서 냉매는 암모니아임을 특징으로 하는 콘크리트댐 양생용 냉매순환식 냉각장치.

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